任務(wù)二平面連桿機構(gòu)

1、平面連桿機構(gòu)任務(wù)二任務(wù)二 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)案例導(dǎo)入 案例分析：如圖所示為縫紉機踏板機構(gòu)，為其機構(gòu)運動簡圖和結(jié)構(gòu)示意圖。縫紉機傳動路線為:操作者踩踏踏板使搖桿1（原動件）往復(fù)擺動連桿2驅(qū)曲柄3（從動件）帶動帶輪使機頭主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動?？p紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 問題：（1）各構(gòu)件的長度如何才能保證實現(xiàn)相關(guān)的運動？ （2）該機構(gòu)在工作時，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象如何處理？ 縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)案例導(dǎo)入平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)的類型平面連桿機構(gòu)的類型 1 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化2 平面連桿機構(gòu)的基本特性平面連桿機構(gòu)的基本特性3 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的

2、設(shè)計 4本章內(nèi)容平面連桿機構(gòu)一一 平面連桿機構(gòu)的類型平面連桿機構(gòu)的類型 基本概念：基本概念： 連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)：機構(gòu)中各構(gòu)件只采用低副連接的構(gòu)件稱為連桿機構(gòu)。 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)：所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的連桿機構(gòu)稱為平面連桿機構(gòu)。 縫紉機腳踏機構(gòu)縫紉機腳踏機構(gòu)鋸管機構(gòu)鋸管機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)：由四個構(gòu)件組成的平面連桿機構(gòu)稱為四桿機構(gòu) 腳踏式脫粒機腳踏式脫粒機縫紉機縫紉機構(gòu)縫紉機縫紉機構(gòu)平面連桿機構(gòu) （一）（一） 鉸鏈四桿機構(gòu)類型鉸鏈四桿機構(gòu)類型 1 1、基本概念：基本概念： 鉸鏈四桿機構(gòu)：鉸鏈四桿機構(gòu)：四個構(gòu)件全部用轉(zhuǎn)動副相連的四桿機構(gòu) 平面連桿機構(gòu)連架

3、桿機架連架桿連桿曲柄曲柄搖桿搖桿連架桿連架桿能繞其軸線轉(zhuǎn)能繞其軸線轉(zhuǎn)360360的連架桿的連架桿僅能繞其軸線作往復(fù)擺動的連架桿僅能繞其軸線作往復(fù)擺動的連架桿2 2、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成：、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成：連桿連桿：不直接與機架相連的構(gòu)件。：不直接與機架相連的構(gòu)件。平面連桿機構(gòu)1 1）曲柄搖桿機構(gòu)）曲柄搖桿機構(gòu)曲柄為主動件時，轉(zhuǎn)動曲柄為主動件時，轉(zhuǎn)動 擺動擺動搖桿為原動件時，擺動搖桿為原動件時，擺動 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿的四桿機兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿的四桿機構(gòu)，稱為曲柄搖桿機構(gòu)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機構(gòu)3 3、鉸鏈四桿機構(gòu)的分類、鉸鏈四桿機構(gòu)的分類 按照兩連架桿的

4、運動形式的不同（即有無曲柄），可按照兩連架桿的運動形式的不同（即有無曲柄），可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為：將鉸鏈四桿機構(gòu)分為：1A423CBD平面連桿機構(gòu) 應(yīng)用案例應(yīng)用案例：雷達天線、腳踏式脫粒機、攪拌機、水稻插秧機的秧爪運動機構(gòu)。 腳踏式脫粒機腳踏式脫粒機縫紉機的腳踏粒機縫紉機的腳踏粒機雷達天線雷達天線平面連桿機構(gòu) 攪拌機機構(gòu)攪拌機機構(gòu)水稻插秧機的秧爪運動機構(gòu)水稻插秧機的秧爪運動機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)功能功能：將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺動，或者將擺：將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺動，或者將擺動轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動。動轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動。平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的四兩連架桿均為曲柄的

5、四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)2 2）雙曲柄機構(gòu)）雙曲柄機構(gòu) 主動曲柄等速轉(zhuǎn)動主動曲柄等速轉(zhuǎn)動 從動曲柄也從動曲柄也同速同速同向轉(zhuǎn)動同向轉(zhuǎn)動 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 主動曲柄等速轉(zhuǎn)動主動曲柄等速轉(zhuǎn)動 從動曲柄從動曲柄變速變速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 平面連桿機構(gòu) 應(yīng)用案例：慣性篩機構(gòu) 功能：將等速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為不等速同向轉(zhuǎn)動。慣性篩機構(gòu)慣性篩機構(gòu)平面連桿機構(gòu)兩連架桿均為搖桿的四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)兩連架桿均為搖桿的四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu) 3 3）雙搖桿機構(gòu)）雙搖桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 應(yīng)用案例應(yīng)用案例：港口鶴式起重機 、汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、飛機起落架等機構(gòu)。電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)電風(fēng)扇搖頭

6、機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 功能：功能：將一種擺動轉(zhuǎn)換為另一種擺動。汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)鶴式起重機鶴式起重機平面連桿機構(gòu) 機構(gòu)中相鄰構(gòu)件能否相對轉(zhuǎn)整周，由各構(gòu)件長度間的關(guān)系決定。 （二）（二） 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本特性鉸鏈四桿機構(gòu)的基本特性 1 1、曲柄存在的條件：曲柄存在的條件： 平面連桿機構(gòu)設(shè)：一曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)：一曲柄搖桿機構(gòu)ABCDABCD，各桿長為，各桿長為a a、b b、c c、d d，ABAB為曲柄為曲柄 則在曲柄整周回轉(zhuǎn)的過程中必會通過與則在曲柄整周回轉(zhuǎn)的過程中必會通過與機架機架ADAD平行的兩位置平行的兩位置 ，即桿，即桿1 1和桿和桿4 4拉直共拉直共線和重疊共線，如下圖所示

7、線和重疊共線，如下圖所示由三角形的邊長關(guān)系可得由三角形的邊長關(guān)系可得a+da+d b+cb+cd-a+bd-a+bc c a+c a+cb+db+dd-a+cd-a+cb b a+b a+bc+dc+d分析：分析：平面連桿機構(gòu) a+d a+d b+c b+c a+c b+d a+c b+d a+b d+c a+b d+c a a b a c a d通過上面的分析，可以說明兩個問題：通過上面的分析，可以說明兩個問題： （1 1）在曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄為最短桿；）在曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄為最短桿； （2 2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和他兩桿長

8、度之和 平面連桿機構(gòu)結(jié)論：結(jié)論： 最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和是鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的必要條件長度之和是鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的必要條件( (不滿不滿足這一條件的，必為雙搖桿機構(gòu)足這一條件的，必為雙搖桿機構(gòu)) ) 但滿足這一條件的鉸鏈四桿機構(gòu)究竟有一個曲但滿足這一條件的鉸鏈四桿機構(gòu)究竟有一個曲柄、兩個曲柄還是沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機柄、兩個曲柄還是沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機架來判斷架來判斷（1 1）以最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)）以最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)（2 2）以最短桿的相鄰桿為機架時）以最短桿的相鄰桿為機架時，為曲柄搖桿機構(gòu)

9、為曲柄搖桿機構(gòu)（3 3）以最短桿的對面桿為機架時）以最短桿的對面桿為機架時，為雙搖桿機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu) 平面連桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件：鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件：（1 1）長度和條件）長度和條件：機構(gòu)中最短構(gòu)件與最長構(gòu)件長度機構(gòu)中最短構(gòu)件與最長構(gòu)件長度之和小于或等于其余兩構(gòu)件長度之和，即之和小于或等于其余兩構(gòu)件長度之和，即llll minmax（2 2）最短構(gòu)件條件：）最短構(gòu)件條件：連架桿與機架中必有一桿為連架桿與機架中必有一桿為最短構(gòu)件。最短構(gòu)件。平面連桿機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型的判別方法鉸鏈四桿機構(gòu)基本類

10、型的判別方法 （1 1）滿足長度和條件滿足長度和條件，即，即 1) 1) 若以最短構(gòu)件為機架，則機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；若以最短構(gòu)件為機架，則機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)； 2 2）若以最短構(gòu)件相鄰邊為機架時，機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；）若以最短構(gòu)件相鄰邊為機架時，機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)； 3 3）若以最短構(gòu)件對邊為機架，則機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。）若以最短構(gòu)件對邊為機架，則機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。 （2 2）不滿足長度和條件，不滿足長度和條件，則無論取哪個構(gòu)件為機架均為雙搖則無論取哪個構(gòu)件為機架均為雙搖桿機構(gòu)。桿機構(gòu)。llll minmax平面連桿機構(gòu)案例分析：案例分析： 如圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)如圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)ABCDABC

11、D中，已知各桿中，已知各桿的長度分別為：的長度分別為：a a=30=30，b b=50=50，c c=40=40，d d=45=45。試。試確定該機構(gòu)分別以確定該機構(gòu)分別以ADAD、ABAB、CDCD和和BCBC為機架時，為機架時，屬于何種機構(gòu)？屬于何種機構(gòu)？平面連桿機構(gòu) 案例分析案例分析：如圖所示縫紉機踏板機構(gòu)，已知：如圖所示縫紉機踏板機構(gòu)，已知ABAB=4=4cmcm、ADAD =11 =11 cm cm、BC BC =16=16 cm cm，若，若BCBC為機構(gòu)的最為機構(gòu)的最長構(gòu)件，請問縫紉機踏板機構(gòu)中各構(gòu)件應(yīng)滿足什么長構(gòu)件，請問縫紉機踏板機構(gòu)中各構(gòu)件應(yīng)滿足什么條件，縫紉機踏板機構(gòu)才能為

12、曲柄搖桿機構(gòu)？條件，縫紉機踏板機構(gòu)才能為曲柄搖桿機構(gòu)？ 平面連桿機構(gòu)想一想想一想 練一練練一練 請判斷圖所示各機構(gòu)屬于何類鉸鏈四桿機構(gòu)？請判斷圖所示各機構(gòu)屬于何類鉸鏈四桿機構(gòu)？ 平面連桿機構(gòu) 右圖所示為一曲柄搖右圖所示為一曲柄搖桿機構(gòu)，其中曲柄為原動桿機構(gòu)，其中曲柄為原動件作等速回轉(zhuǎn)時，搖桿為件作等速回轉(zhuǎn)時，搖桿為從動桿，作往復(fù)變速擺動從動桿，作往復(fù)變速擺動2 2、急回特性、急回特性 原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復(fù)運動的機構(gòu)，從原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復(fù)運動的機構(gòu)，從動件正行程和反行程的平均速度不相等，動件正行程和反行程的平均速度不相等，返回行程速度返回行程速度大于工作行程速度的特性，叫做

13、急回特性大于工作行程速度的特性，叫做急回特性平面連桿機構(gòu) 曲柄搖桿機構(gòu)中，原動件曲柄搖桿機構(gòu)中，原動件ABAB以以等速轉(zhuǎn)動等速轉(zhuǎn)動1B B2 2C C2 2B B1 1C C1 1曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角1801對應(yīng)的時間對應(yīng)的時間111/t搖桿點搖桿點C C的的平均速度平均速度1A A2 211 1C C3 34 4B BD Da ab bc cd d21802122/t擺角擺角極位夾角極位夾角v v1 1v v2 21211/tCCv ) )2122/tCCv ) ) 擺角擺角：搖桿在兩極限位置間的夾角：搖桿在兩極限位置間的夾角 極位夾角極位夾角：搖桿處于兩極限位置時，曲柄所夾的銳角：搖桿處于兩極

14、限位置時，曲柄所夾的銳角 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)002121121221180180tttCCtCCK從動件工作平均速度從動件回程平均速度 原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復(fù)運動的機構(gòu)，原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復(fù)運動的機構(gòu)，從動件正行程和反行程的平均速度不相等，從動件正行程和反行程的平均速度不相等，返回行程返回行程速度大于工作行程速度的特性，叫做急回特性速度大于工作行程速度的特性，叫做急回特性，通常，通常用用行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)K K來表示來表示 （1 1）機構(gòu)有極位夾角，就有急回特性）機構(gòu)有極位夾角，就有急回特性 （2 2）越大，越大，K K值越大，急回特性就越顯著值越大，急回

15、特性就越顯著111800KK設(shè)計時一般都先給出設(shè)計時一般都先給出K K值值平面連桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)具有急回特性的條件平面四桿機構(gòu)具有急回特性的條件（1 1）原動件作等速整周轉(zhuǎn)動）原動件作等速整周轉(zhuǎn)動（2 2）輸出件作往復(fù)運動）輸出件作往復(fù)運動（3 3）0平面連桿機構(gòu)3 3、死點位置、死點位置存在死點位置的標(biāo)志是：連桿與從動件共線存在死點位置的標(biāo)志是：連桿與從動件共線 機構(gòu)傳動角機構(gòu)傳動角=0=0 （即（即 =90 =90 ）的位置稱為死）的位置稱為死點位置。機構(gòu)處于死點位置，從動件會出現(xiàn)卡死（機構(gòu)點位置。機構(gòu)處于死點位置，從動件會出現(xiàn)卡死（機構(gòu)自鎖）或運動方向不確定的現(xiàn)象自鎖）或運動方向不確定

16、的現(xiàn)象（不計慣性）（不計慣性） 搖桿為原動件，有搖桿為原動件，有2 2個死點位置；個死點位置； 曲柄為原動件，沒有死點位置。（因連桿與從動桿不會共線）曲柄為原動件，沒有死點位置。（因連桿與從動桿不會共線） 平面連桿機構(gòu) 死點位置的利弊死點位置的利弊 利利：工程上利用死點位置進行工作。：工程上利用死點位置進行工作。 飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)平面連桿機構(gòu)夾具機構(gòu)夾具機構(gòu) 當(dāng)工件被夾緊后，當(dāng)工件被夾緊后，BCDBCD成一直線，機構(gòu)處于死點位成一直線，機構(gòu)處于死點位置，即使工件的反力很大，夾具也不會自動松脫，該置，即使工件的反力很大，夾具也不會自動松脫，該例為利用死點位置的自鎖特性來實現(xiàn)工作要求的

17、。例為利用死點位置的自鎖特性來實現(xiàn)工作要求的。 平面連桿機構(gòu) 弊弊：機構(gòu)有死點，從動件出現(xiàn)卡死或運動方：機構(gòu)有死點，從動件出現(xiàn)卡死或運動方向不確定現(xiàn)象，對傳動不利，如縫紉機的腳踏機向不確定現(xiàn)象，對傳動不利，如縫紉機的腳踏機構(gòu)。構(gòu)。縫紉機的腳踏機構(gòu)縫紉機的腳踏機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 3 3）克服死點的方法）克服死點的方法 （1 1）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點位置。）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點位置。 （2 2）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。 （3 3）采用相同的機構(gòu)錯位排列。）采用相同的機構(gòu)錯位排列。火車車輪聯(lián)動裝置火車車輪聯(lián)動裝置

18、縫紉機的腳踏機構(gòu)縫紉機的腳踏機構(gòu)平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 在實際工作機械中，鉸鏈四桿機構(gòu)還遠遠不能滿足需在實際工作機械中，鉸鏈四桿機構(gòu)還遠遠不能滿足需要，生產(chǎn)實踐中，常常采用多種不同外形、結(jié)構(gòu)和特性的要，生產(chǎn)實踐中，常常采用多種不同外形、結(jié)構(gòu)和特性的四桿機構(gòu)，都可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式。四桿機構(gòu)，都可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式。 常用的的演化方法常用的的演化方法： （1 1）變轉(zhuǎn)動副為移動副；）變轉(zhuǎn)動副為移動副； （2 2）取不同的構(gòu)件作機架；）取不同的構(gòu)件作機架； （3 3）擴大轉(zhuǎn)動副和移動副的尺寸。）擴大轉(zhuǎn)動副和移動副的尺寸。 改變從動件運動方式或運動規(guī)

19、律，改善構(gòu)件受力改變從動件運動方式或運動規(guī)律，改善構(gòu)件受力 演化的目的：演化的目的：平面連桿機構(gòu)1)1)轉(zhuǎn)動副變成移動副轉(zhuǎn)動副變成移動副 平面連桿機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu)平面連桿機構(gòu)2)2)擴大轉(zhuǎn)動副擴大轉(zhuǎn)動副 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)BB處轉(zhuǎn)動副擴大，包括了處轉(zhuǎn)動副擴大，包括了A A轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成偏心輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化成偏心輪機構(gòu) 經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)化提高了偏心軸的強度和剛度，結(jié)構(gòu)簡經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)化提高了偏心軸的強度和剛度，結(jié)構(gòu)簡化。常應(yīng)用于傳力較大的碎礦機和沖床等機械中化。常應(yīng)用于傳力較大的碎礦機和沖床等機械中 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)(0360)(0360)(360)(360)1234ABDC雙雙搖桿機構(gòu)搖桿機構(gòu)(0360)(0360)(360)1234ABCD(360) 取不同構(gòu)件為機架取不同構(gòu)件為機架各構(gòu)件間的相對運動關(guān)各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變系不變整周轉(zhuǎn)動副整周轉(zhuǎn)動副3)3)取不同的構(gòu)件為機架取不同的構(gòu)件為機架 曲柄搖桿機構(gòu)若取不同的構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)若取不同的構(gòu)件為機架，可得到不同的機構(gòu)件為機架，可得到不同的機構(gòu) 平面連桿機構(gòu)取不同的構(gòu)件為機架取不同的構(gòu)件為機架 取不同構(gòu)件為機架各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變?nèi)〔?/p>